Hydrogen enriched saline alleviates morphine tolerance via inhibiting neuroinflammation, GLT-1, GS nitration and NMDA receptor trafficking and functioning in the spinal cord of rats

富氫鹽水通過抑制大鼠脊髓中的神經(jīng)炎癥、GLT-1、GS 硝化和 -NMDA 受體運輸和功能來減輕嗎啡耐受

來源：Neuroscience Letters 755 (2021) 135847

 

1. 摘要核心內(nèi)容

 

本研究揭示富氫鹽水（HS）緩解嗎啡耐受的分子機制：

 

嗎啡耐受模型：大鼠鞘內(nèi)注射嗎啡（10 μg/次，2次/天×5天）誘導耐受，表現(xiàn)為甩尾潛伏期（TFL）、機械痛閾（PWT）、熱痛閾（PWL）下降（圖1）。

 

HS干預效果：腹腔注射HS（1/3/10 mL/kg）劑量依賴性抑制耐受（圖1），降低脊髓背角炎癥因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）、星形膠質(zhì)細胞活化標志物GFAP（圖3），減少谷氨酸轉(zhuǎn)運體GLT-1和谷氨酰胺合成酶（GS）的硝化（圖4），并抑制NMDA受體NR1/NR2B亞基膜轉(zhuǎn)運（圖5）。

 

 

 

 

核心結(jié)論：HS通過抑制神經(jīng)炎癥、GLT-1/GS硝化、NMDA受體功能異常，維持谷氨酸穩(wěn)態(tài)，從而緩解嗎啡耐受（圖7）。

 

 

2. 研究目的

 

探究HS能否通過調(diào)控以下通路緩解嗎啡耐受：

 

神經(jīng)炎癥（膠質(zhì)細胞活化、炎癥因子釋放）；

 

谷氨酸轉(zhuǎn)運體功能（GLT-1/GS硝化）；

 

NMDA受體表達與膜轉(zhuǎn)運。

 

3. 研究思路

 

多維度驗證機制：

 

動物模型：SD大鼠鞘內(nèi)置管，嗎啡注射誘導耐受（n=8/組），HS干預組于嗎啡注射前腹腔給予HS。

 

行為學檢測：

 

痛閾評估：TFL（熱水甩尾）、PWT（von Frey纖維絲）、PWL（熱板實驗）（圖1）。

 

分子機制分析：

 

炎癥指標：Western blot檢測TNF-α、IL-1β、IL-6；免疫熒光/WB測GFAP（星形膠質(zhì)細胞活化）（圖3）。

 

谷氨酸系統(tǒng)：免疫沉淀檢測GLT-1/GS硝化；比色法測脊髓谷氨酸濃度（圖4）。

 

NMDA受體：WB檢測膜/總NR1、NR2B表達（圖5）。

 

藥代動力學：Unisense電極實時監(jiān)測血氫濃度動態(tài)（圖2）。

 

 

4. 關(guān)鍵數(shù)據(jù)及研究意義

（1）行為學數(shù)據(jù)（圖1）

 

嗎啡耐受：第5天TFL、PWT、PWL顯著↓（vs. 基線，*P<0.01）。

 

HS作用：10 mL/kg HS使痛閾恢復至近基線水平（#P<0.01 vs. 嗎啡組）。

 

意義：首次證實HS劑量依賴性緩解嗎啡耐受，且單用HS不影響正常痛閾。

 

（2）分子機制數(shù)據(jù)

 

神經(jīng)炎癥（圖3）：

 

嗎啡組TNF-α、IL-1β、IL-6↑2-3倍，GFAP↑1.8倍（*P<0.01）。

 

HS（10 mL/kg）顯著抑制炎癥因子及GFAP表達（#P<0.01）。

 

意義：HS通過抑制膠質(zhì)細胞活化及炎癥因子釋放阻斷耐受。

 

谷氨酸系統(tǒng)（圖4）：

 

嗎啡誘導GLT-1/GS硝化↑2.5倍，脊髓谷氨酸濃度↑80%（*P<0.01）。

 

HS減少硝化水平，降低谷氨酸濃度至正常（#P<0.01）。

 

意義：HS保護谷氨酸轉(zhuǎn)運體功能，維持突觸間隙谷氨酸穩(wěn)態(tài)。

 

NMDA受體（圖5）：

 

嗎啡組膜NR1/NR2B↑1.5倍（*P<0.01），提示受體膜轉(zhuǎn)運增強。

 

HS抑制NR1/NR2B膜表達及總表達（#P<0.01）。

 

意義：HS阻斷NMDA受體過度活化，減輕中樞敏化。

 

（3）功能驗證實驗（圖6）

 

 

GLT-1抑制劑（DHK）：取消HS的耐受緩解作用 → GLT-1功能是關(guān)鍵靶點。

 

NR2B拮抗劑（Ro25-6981）：與HS聯(lián)用無協(xié)同效應 → HS通過抑制NR2B轉(zhuǎn)運起效。

 

5. 核心結(jié)論

 

HS多靶點作用機制：

 

抑制神經(jīng)炎癥（TNF-α↓、IL-1β↓、IL-6↓、GFAP↓）；

 

減少GLT-1/GS硝化，維持谷氨酸轉(zhuǎn)運功能；

 

阻斷NMDA受體NR1/NR2B亞基膜轉(zhuǎn)運，降低受體活性。

 

臨床意義：HS可作為一種安全輔助策略（無單用副作用），延緩嗎啡耐受發(fā)展。

 

6. 丹麥Unisense電極（氫微傳感器）的研究意義

 

技術(shù)原理與優(yōu)勢：

 

安培法實時監(jiān)測：氫分子在電極表面氧化產(chǎn)生電流信號 → μmol/L級靈敏度 + 分鐘級時間分辨率（方法2.7）。

 

雙血管同步檢測：動脈/靜脈血氫濃度動態(tài)對比（圖2）。

 

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)與科學價值：

 

藥代動力學特征（圖2）：

 

達峰時間：HS腹腔注射后15分鐘達血藥峰值（動脈血濃度最高）。

 

清除速率：45分鐘回落至基線 → 指導給藥時間窗設(shè)計（需在嗎啡前10-15分鐘注射）。

 

劑量相關(guān)性：10 mL/kg HS的血氫濃度顯著高于1/3 mL/kg（&P<0.01），解釋其最優(yōu)療效。

 

機制關(guān)聯(lián)證據(jù)：

 

"動脈血氫濃度高于靜脈血（圖2A vs. 2B），表明氫快速進入組織發(fā)揮作用，與后續(xù)抗炎/抗氧化效應時序吻合。"

 

技術(shù)不可替代性：

 

突破傳統(tǒng)終點檢測局限 → 實時量化氫生物利用度；

 

為HS的劑量優(yōu)化和給藥方案提供直接依據(jù)（如：選擇10 mL/kg劑量因血氫濃度最高）。